240V高壓直流技術衍生于傳統220V電力操作電源，并吸納了48V通信電源的各種優點。其可行性已經得到較好驗證，理論與實踐的切磋琢磨中，240V直流供電技術已然炙手可熱，并在不斷“蠶食”傳統數據中心供電以UPS為主的市場，正逐步流行中國并走向國際。

圖1高壓直流優勢概覽

240V高壓直流技術和傳統的UPS技術相比起來，主要的優點表現在下面幾點：

1.采用功率MOS高頻軟開關技術的240V高壓直流可高達96%以上效率，比采用晶閘管或IGBT的傳統UPS效率更高，體積更小

2.電池直接掛在輸出母線上，可靠性更高，且可在線擴容、不掉電割接等

3.拓撲簡單，可靠性高

4.模塊化設計，按需配置、邊成長邊投資

5.模塊熱插拔維護，像更換硬盤一樣更換故障模塊，減少依賴廠家維保服務

6.節能休眠技術可以大大提升輕載下的系統效率，減少機房初期的運行能耗

7.高壓直流的輸入功率因數高、諧波小，且輸出負載率可以比UPS高，可降低柴發容量等

8.高壓直流比傳統UPS要更安全，因為輸出浮地，即便誤碰到單極母排電壓，觸電電壓也只有135V，比交流要低近1倍，且交流220Vac的正弦波峰值電壓高達314V，也高于高壓直流270V的電壓

9.240V高壓直流技術并機簡單

10.240V高壓直流可以直接使用在絕大多數的標準交流設備上（380V高壓直流等其他電壓等級則不行），IT設備不用定制電源及設備改造，更容易推廣

前面我們介紹了很多240V高壓直流技術的優點，如果只是采用240V直流系統來給數據中心來供電，那還只是基礎玩法。目前業界以騰訊為首等互聯網公司提出的基于240V高壓直流技術衍生出來的市電+240V高壓直流供電架構，正進一步改變傳統UPS等靠硬件多重冗余來保障可靠性的高投入低能效模式。

圖2“市電直供+240V高壓直流”的供電架構

前面介紹了很多“240V高壓直流系統”、“市電+240V高壓直流供電架構”的優點，提出未來市電主供高壓直流后備的思路，但這些是否以犧牲數據中心的可靠性為代價呢？

圖3可靠性對比分析

供電可靠性高

240V高壓直流區別于傳統交流UPS的一個重要特點是將電池直接掛接在了直流輸出上，而UPS的電池是在交流逆變環節之前。對于前者，如果高壓直流系統出現了異常或者供電能力不夠，還可以依賴電池保證持續供電；但對于后者，如果UPS的逆變環節出現故障，或者UPS設備異常轉到靜態旁路上，那么電池是無法提供持續供電的。這也是市電+240V高壓直流技術相比較傳統N+1的UPS可靠性更高的原因之一，相當于有了市電直供（來自第一路市電）、240V高壓直流（來自第二路市電）以及電池（短時備電）三個供電源的同時保護。

維保過程可靠性高

240V高壓直流系統內部是以模塊化的方式組成的，由顆粒度較細的N+1或者N+X（X為冗余電源模塊的數量）的多個電源模塊并機構成，相比較模塊化高頻UPS架構，直流模塊的并機只涉及模塊均流，只需調壓，非常簡單；而交流UPS模塊的并機需要幅度、頻率和相位一致才能可靠并機。因此240V高壓直流模塊可以很安全的去熱插拔增加或者更換故障模塊。

整流模塊節能休眠條件可靠性高

由于電池直接掛接在240V高壓直流輸出母線上，那么就給整流模塊提供了一個非常可靠的節能休眠條件，電源系統可以根據實際負載的情況自動開啟需要的模塊數量，而關閉其他冗余的整流模塊，實現全負載范圍內94%以上的高效率，這對于機房初期負載率不高情況下有非常明顯的節能效果，相當于市電+240V高壓直流供電架構在機房的投產初期就可以實現綜合效率97%以上，這比傳統UPS方案在低負載率下的供電效率提升了很多。

節能休眠期間可靠性仍有很好保障

節能休眠期間，如果出現負載的波動和沖擊，直掛輸出母線的電池可以提供一個很好的緩沖或者吸收作用，電源系統再喚醒休眠模塊，保證了供電的可靠性和高效性。因此在市電主供直流后備模式下，高壓直流系統不承擔負載基本可以完全休眠，采用高效率模塊只需消耗很少的能耗，綜合供電效率可以達到99%以上。

圖4休眠節能模式與均分負載模式對比

上一部份我們做了一些市電+高壓直流供電架構可靠性的定性分析，得出接近三個供電源保障的市電+240V高壓直流系統（N+X模塊并機）要比N+1架構的UPS可靠性要高，那么是否可以接近2NUPS的供電可靠性呢？我們下面再繼續定量分析。圖4為傳統UPS和高壓直流供電拓撲結構的對比，明顯后者要更為簡單且更為清爽，相對出現故障的概率要小。

參照上圖的系統可靠性數據（僅是理論數據用于推算，不代表真實可靠性數據），結果如下：2NUPS可靠性：1-（1-0.99999）*（1-0.99999）約10個9數量級；市電直供+高壓直流可靠性：1-（1-0.999）*（1-0.9999999）約10個9數量級。

這里市電直供支路的可靠性按99.9%來計算（目前絕大多數數據中心所在的國內一線、二線城市電網的可靠性數據都高于此值），得到的結論是市電直供+240V高壓直流架構的可靠性和2NUPS架構的可靠性差別不大，基本是一個數量級，因此可靠性是很有保障的。

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